花叶矢竹复绿期光合特性及叶绿体结构

【目的】通过无损伤测量叶绿素相对含量(SPAD值)筛选不同复绿程度的叶片,揭示花叶矢竹白叶复绿过程的叶绿体超微结构、光合色素含量及光合特性之间的关系,为探讨白化突变材料的复绿机制及观赏竹繁育提供理论依据。【方法】以花叶矢竹花叶株白色不同复绿程度的叶片为研究材料,绿叶株相同位置的绿叶为对照组CK(100%),按照复绿程度为0、10%、30%、50%、70%和90%划分6个阶段,测定其光合色素含量、气体交换参数、光响应曲线、叶绿素荧光参数,观察叶绿体超微结构。【结果】花叶矢竹白叶色素含量极低,叶片复绿过程中,光合色素含量逐渐升高,而完全复绿叶的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、类胡萝卜素含量分别为正常绿叶的87.02%、98.20%、89.37%、85.02%,叶绿素b恢复至绿叶水平,但叶绿素a、总叶绿素及胡萝卜素含量均未达到绿叶水平;白叶无光合特性,复绿叶的净光合速率显著升高,气孔导度在复绿一定时期后趋于稳定,胞间CO2浓度显著降低,表明复绿叶片光合速率变化受非气孔因素影响;复绿叶片光饱和点升高,光补偿点降低,复绿叶暗呼吸速率与绿叶无显著差异,完全复绿叶表观量子效率仅为绿叶的78.66%;荧光参数Fo、NPQ呈先上升后下降,Fv/Fm、Y(Ⅱ)和ETR均显著升高,说明光合色素含量升高时PSⅡ反应中心捕光能力和光化学转化效率逐渐恢复,用于热耗散的能量逐渐减少;qP在复绿初期变化缓慢,到复绿后期变化不大,表明叶绿素a/b反应中心开放比例受复绿过程影响不大;叶绿体超微结构变化显著,白叶叶绿体无成熟类囊体片层结构,绿叶叶绿体类囊体垛叠清晰均匀,复绿叶叶绿体内膜结构逐渐恢复正常。【结论】光合色素累积及类囊体片层有序排列、垛叠是导致花叶矢竹复绿叶片光合功能逐渐恢复的2个重要的非气孔因素。     

毛竹NF-Y家族基因的鉴定与表达分析

为阐明毛竹NF-Y家族基因的结构、进化关系和表达情况,本研究利用水稻和拟南芥NF-Y家族的蛋白序列,通过Blast比对分析,鉴定出33个毛竹NF-Y家族基因。基于植物NF-Y亚家族成员的氨基酸序列特征,毛竹33个NF-Y家族成员分为3个亚家族,分别命名为Ph NF-YA、Ph NF-YB和Ph NFYC。构建毛竹、二穗短柄草、粟、水稻和拟南芥NF-Y家族系统发育树,结果表明,毛竹各NF-Y亚家族成员的进化趋势不同,与Ph NF-YA亚家族相比,Ph NF-YB和Ph NF-YC在进化上较为保守,毛竹在NF-YA亚家族上可能出现了扩增,而在NF-YB和NF-YC两个亚家族上可能出现了成员丢失现象。通过Cufflinks等软件对毛竹7个组织材料的转录本深度测序数据分析,发现有些NF-Y家族基因在各器官中普遍表达,如Ph NF-YA7、Ph NF-YA3和Ph NF-YB8在根茎叶中均有表达;有些NF-Y家族基因则在特定器官表达,如Ph NF-YA1、Ph NF-Y2、Ph NF-YA4和Ph NF-YA10在竹笋幼根表达。实时荧光定量RT-PCR分析毛竹NF-Y家族基因在毛竹笋各个组织的表达情况,结果表明,毛竹NF-Y家族基因在不同的节间组织中差异表达。本研究结果为进一步深入探究毛竹NF-Y家族基因功能奠定了理论基础。     

毛竹快速拔节过程节间组织cDNA文库的构建与分析

以同一棵毛竹笋上快速伸长生长的节间组织和基本停止伸长生长的节间组织为材料,分别提取总RNA,纯化成mR-NA后合成cDNA双链;以Uni-ZAP XR vector为载体,构建了2个cDNA文库。快速伸长生长的、停止伸长生长的节间组织cDNA文库的滴度分别为9.7×109、8.4×109pfu.mL-1,含插入片段的频率均达到99%以上,插入片段的大小均在500～3000 bp。cDNA文库的成功构建为探究毛竹快速生长的分子机理奠定了基础。     

花叶矢竹转录组中的转座子表达分析

以花叶矢竹Pseudosasa japonica f.akebonosuji 10种不同颜色和不同发育阶段的叶片转录组数据为基础,调查了花叶矢竹中转座子的种类、数量以及选择性表达特性。结果表明:花叶矢竹转录组中转座子类型丰富、数量繁多,其中RNA转座子明显多于DNA转座子,转座子LTR/Copia类型数量最多。绿叶的5个发育阶段中,转座子主要在第5发育阶段高表达,表明这些转座子可能参与了花叶矢竹叶片成熟过程。而在白叶5个发育阶段中,转座子主要在第1发育阶段高表达;对绿叶和白叶5个相对应的发育阶段分析表明,白叶中高表达的转座子多于绿叶,表明这些转座子可能参与了花叶矢竹叶色变异过程,也可能是逆境胁迫导致转座子转座激活。图3表3参25     

毛竹PhcircRNA1的鉴定和调控通路分析

环状RNA(circRNAs)是一类经过反向剪切后,3′末端和5′末端共价结合形成的闭合环状单链非编码RNA,在环境胁迫下对植物生长发育有着重要调控作用。为探索circRNA在毛竹响应胁迫过程中的调控作用,本研究构建了circRNA-miRNA-mRNA调控通路。在分析毛竹的全转录组测序数据后,选择并鉴定了1个在紫外线胁迫（UV）和高温胁迫（42℃）下均差异表达的circRNA(PhcircRNA1),并利用生物信息学分析其调控的miRNA和靶基因。通过核糖核酸酶R(RNase R)法鉴定其转录的稳定性,并通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)方法分析了PhcircRNA1、靶miRNA(Ph-miR156)和靶mRNA的表达特征。本研究进一步选择GLR3.1(Glutamate Receptor–Like Gene 3.1)靶基因作为研究对象,观察毛竹水培苗根尖生长至1 cm后的circRNA-miRNA-mRNA表达调控趋势。结果表明,在UV胁迫和高温胁迫下,PhcircRNA1和靶mRNA表达量都有明显下降趋势,而miRNA表达量增高。在毛竹根尖细胞中,PhcircRNA1和G...     

浙江杨梅品种遗传差异的SRAP分析

采用SRAP分子标记技术对东魁、荸荠种、晚稻杨梅、丁岙梅等9个杨梅品种的遗传多样性进行了分析.结果表明,这些杨梅品种间存在着较为丰富的遗传差异,遗传相似系数为0.523 2-0.860 9;不加权组平均法(UPGMA)分析表明,在遗传相似系数为0.77时,可将9个杨梅品种分为4类,其中黄岩水梅、黑晶、早荠蜜梅、晚荠蜜梅、早大梅、东魁聚为一类,其余样品均单独聚为一类,4大良种归于不同的类;亲缘关系分析显示亲缘关系最近的是早荠蜜梅和晚荠蜜梅以及黑晶和黄岩水梅,最远的是晚稻杨梅和黄岩水梅.分子标记数据反映的这9个杨梅品种之间的相互亲缘关系与其地理分布情况基本相符.     

小佛肚竹生氰糖苷合成关键酶CYP79家族同源基因的克隆和鉴定

生氰糖苷是由氰醇衍生物的羟基和D-葡萄糖缩合形成的糖苷,已在2 000多种植物中发现,分属于蕨类植物、裸子植物和被子植物的130个家族.生氰糖苷的主要生物学功能在于阻止食草动物和病原体对植物的侵害.通过反转录-聚合酶链式反应(RT-PCR)和cDNA末端快速扩增(RACE)技术从小佛肚竹Bambusa ventricosa幼笋中克隆到CYP79家族同源基因的cDNA全长,命名为BvCYP79.BvCYP79共有1 913个碱基对,翻译起始点为193碱基处,终止子位于1 752 bp,包含1个1 559 bp的完整编码区,开放阅读框共编码519个氨基酸.具有PERF和SFSTGRRGCIA保守结构域,属于典型的单子叶植物CYP79家族基因.生氰糖苷途径可能也存在于竹类植物,因而在食用笋的安全性评估上具有一定指导意义.     

毛竹磷转运蛋白Ⅰ家族基因鉴定及表达模式

  目的  鉴定毛竹Phyllostachys edulis磷转运蛋白Ⅰ (phosphate transporter 1, PHTⅠ)家族基因,分析其表达模式。  方法  利用生物信息学方法,鉴定毛竹PHTⅠ家族成员,分析基因启动子调控元件、编码蛋白的理化性质、基因结构、氨基酸保守基序、基因在染色体的位置、组织表达特异性、基因适应性进化及系统进化等。  结果  毛竹中共鉴定出20个PHTⅠ家族基因 (PePHTs),分布在10条染色体上,均定位于细胞膜。每个基因都含有1~2个内含子,PePHTs启动子序列中包含干旱、低温等非生物胁迫以及赤霉素等激素类响应元件。毛竹PHTⅠ大部分为碱性蛋白质,分子量为48.61~76.37 kDa,理论等电点为6.84~9.30,疏水性值均大于0,都属于疏水蛋白。基因适应性进化分析显示:大多数PePHTs的选择压力值小于0,说明多数基因受到负选择压力。转录组表达图谱表明:PePHTs在不同组织中的表达存在差异性,说明该基因家族在毛竹生长发育过程中发挥着不同的作用。系统进化树表明:PePHTs都聚类在第Ⅰ亚家族,并且优先和水稻Oryza sativa聚类在同一支上。  结论  PHTⅠ家族在植物吸收和转运磷的过程中扮演了重要作用。本研究结果为深入研究毛竹PHTⅠ家族基因的功能奠定了理论基础。图5表1参45     

毛竹长末端重复序列反转录转座子的全基因组特征及进化分析

  目的   研究毛竹Phyllostachys edulis基因组中的长末端重复序列反转录转座子(long terminal repeat retrotransposons, LTR-REs)的特征,为今后利用LTR反转录转座子对毛竹基因组的功能和对竹种资源遗传多样性的研究奠定基础。   方法   通过生物信息学方法,利用LTRharvest和RepeatMakser软件对第2版毛竹基因组中的LTR反转录转座子进行全面注释与分类,并对得到的LTR反转录转座子的分布特征、进化特性和插入时间进行分析。   结果   在毛竹基因组中共注释得到1 014 565个LTR反转录转座子,1 562个家族,占毛竹基因组的54.97%。其中solo LTR反转录转座子与完整LTR反转录转座子(S/F)的比例较高(约1.77∶1.00),表明在毛竹LTR反转录转座子中可能发生了相对较高频率的非法重组和不平衡重组。毛竹LTR反转录转座子分为Ty1-copia和Ty3-gypsy超家族,Tork、Reftrofit、Sire、Oryco、Del、Reina、Crm、Tat、Galadriel、Athila等10个谱系。毛竹LTR反转录转座子的Ty1-copia和Ty3-gypsy超家族对PBS位点的偏好性呈相反趋势,较长的LTR反转录转座子具有更长的LTR序列,结构也更加完整。毛竹LTR反转录转座子的插入时间主要集中在0~2.0 Ma,且还处于不断缓慢增长的状态。   结论   第2版毛竹基因组的高质量组装,能更好地注释和分析毛竹基因组中的LTR反转录转座子。基于结构预测的LTRharvest法,能更精准地预测毛竹LTR反转录转座子。不同谱系的毛竹LTR反转录转座子在进化过程中具有不同的分化和扩增活性。毛竹LTR反转录转座子总体上处于不断扩增状态,这是导致毛竹基因组较大的主要原因之一。图3表3参52     

杜仲树皮cDNA文库的构建与分析

以杜仲Eucommia以moides Olive五六月份的幼嫩树皮为材料,提取总RNA,采用RT-PCR技术(逆转录-聚合酶链式反应)合成cDNA双链,以Uni-ZAP XR vector为载体,构建了杜仲树皮的cDNA文库,其文库的滴度为3.4×1010pfu·mL-1,含插入片段的频率是99%,插入片段的分子长为400～2500bp,为进一步研究杜种特有的药用成分合成途径及杜仲胶合成途径的关键酶基因奠定了基础.